JP3402251B2 - 連続鋳造方法 - Google Patents
連続鋳造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳片をバルジング
させた後、鋳片の未凝固部が内在する位置を圧下する鋼
の連続鋳造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】連続鋳造によって得られる鋼の鋳片の厚
み中心部には、中心偏析と呼ばれる内部欠陥が発生する
場合がある。この中心偏析は、鋳片の最終凝固部にＣ、
Ｓ、Ｐ、Ｍｎなどの偏析成分が濃化して現れるものであ
る。鋳片の中心偏析は、製品である厚板の靱性の低下
や、厚板から曲げ加工後溶接して製造される大径鋼管の
水素誘起割れの原因となることが知られている。 【０００３】鋳片の中心偏析の生成機構は、次のように
考えられている。凝固が進むにつれて、凝固組織である
デンドライト樹間に偏析成分が濃化する。この偏析成分
の濃化した溶鋼が、凝固時の鋳片の収縮またはバルジン
グと呼ばれる鋳片のふくれなどにより、デンドライト樹
間より流出する。流出した偏析成分の濃化した溶鋼が最
終凝固部である凝固完了点に向かって流動し、そのまま
凝固して偏析成分の濃化帯が形成される。この濃化帯が
中心偏析である。後述する図２（Ａ）に、この中心偏析
が発生した場合の偏析成分の偏析度と鋳片の厚み方向の
位置との関係を模式的に示す。 【０００４】鋳片の中心偏析の防止対策として、デンド
ライト樹間に存在する偏析成分の濃化した溶鋼の移動を
防止することと、偏析成分の濃化した溶鋼の局所的な集
積を防ぐことが効果的であり、これらの原理を利用した
いくつかの方法が提案されている。 【０００５】その１つに、圧下ロール群による鋳片の軽
圧下法があるが、凝固収縮量を若干上回る程度の軽圧下
では、中心偏析の改善効果には限界がある。 【０００６】効果的に鋳片の中心偏析を改善するには、
圧下ロール対によって大きな圧下を鋳片に加える方法が
あるが、そのためには、凝固が完了した鋳片の幅方向両
端の短辺部も圧下することになるので、大きな圧下力が
必要である。大きな圧下力をかけるため、通常の連続鋳
造機では、圧下ロール対を支える支持枠に撓みが発生
し、充分な圧下効果が得られない場合がある。また、圧
下ロールが曲がったり、折損したり等の設備上の事故に
より、操業が困難になる場合がある。このような支持枠
の撓みや圧下ロール対の曲がりなどを防止するために
は、連続鋳造設備が過大な設備となる。 【０００７】特開平７−２１０３８２号公報では、鋳片
の中心部固相率が０．１以下の位置で鋳片をバルジング
させ、幅方向中央部の鋳片の厚みを鋳型内で生じる短辺
部の鋳片の厚みより２０〜１００ｍｍ厚くした後、凝固
完了点直前に少なくとも１つの圧下ロール対により、１
つの圧下ロール対当たりの圧下量を２０ｍｍ以上とする
条件で、バルジング相当量を圧下する方法が提案されて
いる。また、特開平９−２０６９０３号公報では、鋳片
の未凝固部の厚みが３０ｍｍになるまでの間に、幅方向
中央部の鋳片の厚みを短辺部の鋳片の厚みの１０％〜５
０％相当の厚みだけバルジングさせた後、凝固完了点ま
でに少なくとも１つの圧下ロール対により、バルジング
相当量を圧下する方法が提案されている。 【０００８】しかし、これら特開平７−２１０３８２号
公報および特開平９−２０６９０３号公報で提案された
方法では、圧下を行う時期の中心部固相率が適切でない
場合、または、圧下時期の中心部固相率を適切な条件に
しても、圧下量が適切でない場合、鋳片の厚み中心部に
中心偏析や中心部近傍に正偏析などの内部欠陥が発生す
るという問題がある。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】前述したように、バル
ジングさせた鋳片を、凝固完了点までに圧下ロール対に
よりバルジング相当量以下の厚みだけ圧下する従来の方
法には、圧下時期や圧下量が適切でない場合、鋳片の厚
み中心部に中心偏析や厚み中心部近傍に正偏析などの内
部欠陥が発生するという問題がある。 【００１０】本発明は、鋳片の厚み中心部に中心偏析、
厚み中心部近傍に正偏析などの内部欠陥の少ない健全な
鋳片を得ることができる連続鋳造方法の提供を目的とす
る。 【００１１】本発明の要旨は、鋳片の偏析の発生を抑制
する鋼の連続鋳造方法であって、バルジング開始時の鋳
片の厚みの３％以上２５％以下バルジングさせた後、中
心部固相率が０．２以上０．７以下の鋳片の位置を、バ
ルジング量の３０％以上７０％以下に相当する厚みだけ
圧下する鋼の連続鋳造方法にある。 【００１２】本発明者らは、前述の本発明の課題を、次
のようにして解決した。 （ａ）バルジングさせた鋳片を凝固完了点までに圧下す
るとき、圧下条件が適切でない場合には、２種類の偏析
が発生する場合のあることが分かった。鋳片の厚み中心
部に中心偏析が発生する場合および鋳片の厚み中心部近
傍に正偏析が発生する場合である。 【００１３】図２は、圧下後の鋳片の厚み中心部に中心
偏析、および中心部近傍に正偏析が発生する場合の偏析
成分の偏析度と鋳片の厚み方向の位置との関係を模式的
に示す図である。 【００１４】図２（Ａ）は、前述したように、また、従
来からよく知られているように、中心偏析が発生した場
合の偏析成分の偏析度と鋳片の厚み方向の位置との関係
を模式的に示す図である。たとえば、圧下時の中心部固
相率が小さく、圧下量が小さい場合には、圧下直後の圧
下位置での鋳片の未凝固部の厚みが厚くなる。このと
き、圧下後の鋳片の凝固の進行とともに、再び偏析成分
が鋳片の厚み中心部に濃化して、中心偏析が発生する。 【００１５】図２（Ｂ）は、圧下後の鋳片の厚み中心部
近傍に正偏析が発生する場合の偏析成分の偏析度と鋳片
の厚み方向の位置との関係を模式的に示す図である。た
とえば、圧下時の中心部固相率が大きく、圧下量が大き
い場合に、圧下直後の圧下位置での鋳片の未凝固部の厚
みはほとんどなくなり、鋳片の厚み方向の両側の凝固殻
の先端同士が接近する。凝固殻の先端同士が接近する程
度に鋳片を圧下する場合には、デンドライト樹間から排
出した偏析成分の濃化した溶鋼は、流動性が悪いため、
圧下位置より鋳造方向のやや上流側の鋳片の厚み方向の
両側の凝固殻に捕捉される。このとき、鋳片の厚み中心
部から少し離れた位置である鋳片の厚み中心部近傍に、
正偏析が形成される。厚み中心部近傍に正偏析が形成さ
れるとき、厚み中心部は負偏析となる。 【００１６】（ｂ）本発明の方法では、圧下を行う時期
の中心部固相率を０．２〜０．７とし、かつ、圧下量を
バルジング量の３０〜７０％に相当する鋳片の厚みとす
る。このような条件での圧下により、デンドライト樹間
に存在する偏析成分の濃化した溶鋼は、鋳造方向の上流
側に排出されるようになり、また、圧下直後の圧下位置
での鋳片の未凝固部の厚みが適度な厚みとなることによ
り、排出された偏析成分の濃化した溶鋼が、鋳片の厚み
方向の両側の凝固殻に捕捉されることなく、上流側に分
散することができる。したがって、厚み中心部に中心偏
析が発生しないし、厚み中心部から少し離れた位置であ
る厚み中心部近傍に、正偏析が発生することもない。 【００１７】 【発明の実施の形態】図１は、本発明の方法を実施する
のに用いる連続鋳造機の例を説明するための図である。
タンディッシュ（図示していない）に取り付けられた浸
漬ノズル７を経て鋳型１内に注入された溶鋼６は、鋳型
内壁両側で凝固して凝固殻２ａを形成する。凝固殻２ａ
は鋳型１から引き抜かれた後、二次冷却帯のノズル群
（図示していない）から噴射される冷却水により冷却さ
れて、その厚みが増していく。凝固殻の厚みが増してい
く鋳片２は、ガイドロール対３および圧下ロール対４を
経てピンチロール５により引き抜かれる。未凝固部２ｂ
を含む鋳片の位置のガイドロール対３の鋳片の厚み方向
の間隔を、鋳造方向８に向かって徐々に広げ、鋳片２を
バルジングさせる。その後、圧下ロール対４により、鋳
片２の未凝固部２ｂが内在する位置を圧下する。 【００１８】本発明の方法では、バルジング量は、バル
ジング開始時の鋳片の厚みの３〜２５％とする。 【００１９】バルジング開始時の鋳片の厚みとは、図１
に示すように、バルジングを開始するために鋳片厚み方
向のロール間隔を広げる最初のガイドロール対３の直前
のガイドロール対３のロール間隔に相当する鋳片の厚み
ｔ0 （ｍｍ）のことである。また、圧下ロール対４の直
前のガイドロール対３のロール間隔に相当する鋳片の厚
みをｔ1 （ｍｍ）とするとき、下記式で計算される数値
が、上述するバルジング開始時の鋳片の厚みの３〜２５
％に相当するバルジング量である。 【００２０】 バルジング量（％）＝１００×（ｔ1 −ｔ0 ）／ｔ0 スラブなどの鋳片の厚みは、２００〜３５０ｍｍ程度が
一般的である。したがって、バルジング量が２５％を超
えてバルジングさせた鋳片を圧下する場合は、過大な圧
下設備を必要とし、設備費が膨大となるので、上限は２
５％とする。また、３％未満では、圧下できる厚みが小
さく、圧下による偏析成分の濃化した溶鋼を鋳造方向の
上流側に排出する効果が少ない。したがって、バルジン
グ量はバルジング開始時の鋳片の厚みの３〜２５％とす
る。 【００２１】本発明の方法では、鋳片をバルジングさせ
た後、中心部固相率が０．２〜０．７である鋳片の位置
を圧下する。中心部固相率は、ミクロ偏析を考慮した固
相率と温度との関係を用いて、非定常伝熱凝固解析を行
うことによって求めることができる。 【００２２】中心部固相率が０．２未満の時期での圧下
では、圧下直後の圧下位置での鋳片の未凝固部の厚みが
厚いため、その後の凝固の進行とともに、再び中心偏析
が発生する。中心部固相率が０．７を超える時期に圧下
する場合には、偏析成分の濃化した溶鋼が排出されにく
く、中心偏析の改善効果が少なくなる。圧下時の鋳片の
凝固殻の厚みが厚く、圧下力が十分厚み中心部にまで達
しないためである。さらに、中心部固相率が０．７を超
え、圧下量が大きい場合には、前述するように、厚み中
心部近傍に正偏析が発生する。したがって、中心部固相
率が０．２〜０．７の鋳片の位置を圧下する。 【００２３】本発明の方法では、バルジング量の３０〜
７０％に相当する鋳片の厚みを圧下する。バルジング量
の３０％未満に相当する鋳片の厚みの圧下では、圧下後
の圧下位置での鋳片の未凝固部の厚みが厚く、また、偏
析成分の濃化した溶鋼がデンドライト樹間から十分排出
されないので、圧下後に再び中心偏析が発生する。 【００２４】７０％を超えて大きな圧下量を圧下する場
合には、デンドライト樹間に存在する偏析成分の濃化し
た溶鋼のほとんど全てが、絞り出されて鋳造方向の上流
側に排出されるが、未凝固部の厚みが薄いために、圧下
位置より鋳造方向のやや上流側の鋳片の厚み方向の両側
の凝固殻に捕捉される。したがって、鋳片の厚み中心部
近傍に正偏析が発生する。したがって、バルジング量の
３０〜７０％に相当する鋳片の厚みを圧下する。 【００２５】鋳片の厚み中心部の中心偏析および厚み中
心部近傍の正偏析の発生防止に対する圧下の効果には、
鋳片の凝固組織の影響もあり、未凝固部に接する部分の
凝固組織が柱状晶の場合には、圧下によるこれら偏析の
防止効果が少ない。柱状晶の場合には、偏析成分の濃化
した溶鋼の排出流路が狭いためである。したがって、凝
固組織を等軸晶組織とするのが望ましい。等軸晶組織と
するために、鋳片の二次冷却帯で、鋳片の未凝固部に電
磁力を作用させるのがよい。 【００２６】 【実施例】図１に示す装置構成のスラブ連続鋳造装置を
用いて、鋳片をバルジングさせた後に圧下する試験を実
施した。鋳片の幅は２３００ｍｍとし、厚みは、バルジ
ング開始時の厚みを２３５ｍｍとした。Ｃ含有率が０．
１５〜０．２０重量％の厚板用鋼を鋳造した。鋳造速度
は０．８５〜１．２ｍ／分、鋳片の二次冷却比水量は１
〜２リットル／ｋｇ−鋼とし、タンディッシュ内の溶鋼
過熱度は２０℃とした。バルジング量は２０ｍｍまたは
３０ｍｍとし、圧下量を種々変更して試験した。圧下は
１つの圧下ロール対で行った。圧下ロール対による圧下
の際の圧下位置での鋳片の中心部固相率は、鋳造速度を
変更することにより、０．５〜０．８の範囲で変化させ
て試験した。 【００２７】各試験において、定常の鋳造状態に相当す
る鋳片から、鋳造方向での長さ１ｍのサンプルを採取
し、このサンプルから、厚み１００ｍｍの横断面サンプ
ルを各１個切り出した。横断面サンプルの幅中央部で鋳
片の厚み方向に等間隔の３０カ所の位置から、直径３ｍ
ｍのドリル刃により切り削を採取して、Ｐを分析した。
図３は、切り削を採取した鋳片の位置を示す図である。
直径３ｍｍのドリル刃で、鋳片の厚み方向に切り削を採
取することにより、厚み中心部の中心偏析および厚み中
心部近傍の正偏析や負偏析の発生を検知することができ
る。 【００２８】得られた横断面サンプルの幅中央部の厚み
方向の各位置でのりん（Ｐ）の分析値Ｐを、レードルり
ん（Ｐ）分析値Ｐ0 で除した偏析度（Ｐ／Ｐ0 （−））
を求め、鋳片の厚み方向での偏析度の分布を調査した。
厚み中心部に中心偏析、または鋳片の厚み中心部近傍に
正偏析がある場合に、これら偏析度（Ｐ／Ｐ0 （−））
の値を表１に示した。また、表１に試験条件および試験
結果を示す。 【００２９】 【表１】 【００３０】本発明例の試験Ｎｏ．１およびＮｏ．２で
は、バルジング量を３０ｍｍとし、本発明の方法で規定
する条件の範囲内の中心部固相率０．５およびバルジン
グ量の３３〜６７％に相当する圧下量で圧下した。試験
Ｎｏ．１およびＮｏ．２では、いずれも厚み中心部の中
心偏析および厚み中心部近傍の正偏析は発生しなかっ
た。 【００３１】比較例の試験Ｎｏ．３およびＮｏ．４で
は、バルジング量を３０ｍｍとし、中心部固相率は０．
５で本発明の方法で規定する条件の範囲内としたが、圧
下量は、本発明の方法で規定する条件の範囲外のバルジ
ング量の１７％または１００％に相当する圧下量とし
た。圧下量をバルジング量の１７％相当とした試験Ｎ
ｏ．３では、偏析度（Ｐ／Ｐ0 （−））が１．３８であ
る顕著な中心偏析が発生した。圧下量が少ないため、圧
下直後の圧下位置での鋳片の未凝固部の厚みが大きく、
その後の凝固の進行とともに、中心偏析が発生した。ま
た、圧下量をバルジング量の１００％相当とした試験Ｎ
ｏ．４では、厚み中心部近傍に正偏析が発生した。正偏
析の偏析度（Ｐ／Ｐ0 （−））の値は１．２３であっ
た。圧下量が大きく、デンドライト樹間に存在する偏析
成分の濃化した溶鋼が十分絞り出されたが、未凝固部の
厚みが薄いために、十分遠くの上流側にまで分散できず
に、鋳片の厚み方向の両側の凝固殻に捕捉された。 【００３２】本発明例の試験Ｎｏ．５およびＮｏ．６で
は、バルジング量を２０ｍｍとし、本発明の方法で規定
する条件の範囲内の中心部固相率０．５または０．７、
およびバルジング量の５０％に相当する圧下量で圧下し
た。試験Ｎｏ．５およびＮｏ．６では、いずれも厚み中
心部の中心偏析および厚み中心部近傍の正偏析は発生し
なかった。 【００３３】比較例の試験Ｎｏ．７では、試験Ｎｏ．５
の試験条件のうち、中心部固相率の条件のみ、本発明の
方法で規定する条件の範囲外の０．１で試験した。偏析
度（Ｐ／Ｐ0 （−））が１．４５の顕著な中心偏析が発
生した。圧下時の中心部固相率が小さく、圧下後の未凝
固部の厚みが厚いため、その後の凝固進行とともに、中
心偏析が発生した。 【００３４】比較例の試験Ｎｏ．８では、バルジング量
を２０ｍｍとし、本発明の方法で規定する条件の範囲外
の中心部固相率０．８およびバルジング量の７５％に相
当する圧下量で圧下した。鋳片の厚み中心部近傍に正偏
析が発生した。正偏析の偏析度（Ｐ／Ｐ0 （−））の値
は１．２３で、また、負偏析の偏析度（Ｐ／Ｐ
0 （−））の値は０．８８であった。圧下時の中心部固
相率が大きく、また、圧下量が大きいために、厚み中心
部近傍に正偏析が発生した。 【００３５】 【発明の効果】本発明の連続鋳造方法の適用により、厚
み中心部に中心偏析、厚み中心部近傍に正偏析などの内
部欠陥の少ない健全な鋳片を得ることができる。また、
製品である厚板の靱性の低下や、厚板から曲げ加工後溶
接して製造される大径鋼管の水素誘起割れの発生などを
防止することができる。
させた後、鋳片の未凝固部が内在する位置を圧下する鋼
の連続鋳造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】連続鋳造によって得られる鋼の鋳片の厚
み中心部には、中心偏析と呼ばれる内部欠陥が発生する
場合がある。この中心偏析は、鋳片の最終凝固部にＣ、
Ｓ、Ｐ、Ｍｎなどの偏析成分が濃化して現れるものであ
る。鋳片の中心偏析は、製品である厚板の靱性の低下
や、厚板から曲げ加工後溶接して製造される大径鋼管の
水素誘起割れの原因となることが知られている。 【０００３】鋳片の中心偏析の生成機構は、次のように
考えられている。凝固が進むにつれて、凝固組織である
デンドライト樹間に偏析成分が濃化する。この偏析成分
の濃化した溶鋼が、凝固時の鋳片の収縮またはバルジン
グと呼ばれる鋳片のふくれなどにより、デンドライト樹
間より流出する。流出した偏析成分の濃化した溶鋼が最
終凝固部である凝固完了点に向かって流動し、そのまま
凝固して偏析成分の濃化帯が形成される。この濃化帯が
中心偏析である。後述する図２（Ａ）に、この中心偏析
が発生した場合の偏析成分の偏析度と鋳片の厚み方向の
位置との関係を模式的に示す。 【０００４】鋳片の中心偏析の防止対策として、デンド
ライト樹間に存在する偏析成分の濃化した溶鋼の移動を
防止することと、偏析成分の濃化した溶鋼の局所的な集
積を防ぐことが効果的であり、これらの原理を利用した
いくつかの方法が提案されている。 【０００５】その１つに、圧下ロール群による鋳片の軽
圧下法があるが、凝固収縮量を若干上回る程度の軽圧下
では、中心偏析の改善効果には限界がある。 【０００６】効果的に鋳片の中心偏析を改善するには、
圧下ロール対によって大きな圧下を鋳片に加える方法が
あるが、そのためには、凝固が完了した鋳片の幅方向両
端の短辺部も圧下することになるので、大きな圧下力が
必要である。大きな圧下力をかけるため、通常の連続鋳
造機では、圧下ロール対を支える支持枠に撓みが発生
し、充分な圧下効果が得られない場合がある。また、圧
下ロールが曲がったり、折損したり等の設備上の事故に
より、操業が困難になる場合がある。このような支持枠
の撓みや圧下ロール対の曲がりなどを防止するために
は、連続鋳造設備が過大な設備となる。 【０００７】特開平７−２１０３８２号公報では、鋳片
の中心部固相率が０．１以下の位置で鋳片をバルジング
させ、幅方向中央部の鋳片の厚みを鋳型内で生じる短辺
部の鋳片の厚みより２０〜１００ｍｍ厚くした後、凝固
完了点直前に少なくとも１つの圧下ロール対により、１
つの圧下ロール対当たりの圧下量を２０ｍｍ以上とする
条件で、バルジング相当量を圧下する方法が提案されて
いる。また、特開平９−２０６９０３号公報では、鋳片
の未凝固部の厚みが３０ｍｍになるまでの間に、幅方向
中央部の鋳片の厚みを短辺部の鋳片の厚みの１０％〜５
０％相当の厚みだけバルジングさせた後、凝固完了点ま
でに少なくとも１つの圧下ロール対により、バルジング
相当量を圧下する方法が提案されている。 【０００８】しかし、これら特開平７−２１０３８２号
公報および特開平９−２０６９０３号公報で提案された
方法では、圧下を行う時期の中心部固相率が適切でない
場合、または、圧下時期の中心部固相率を適切な条件に
しても、圧下量が適切でない場合、鋳片の厚み中心部に
中心偏析や中心部近傍に正偏析などの内部欠陥が発生す
るという問題がある。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】前述したように、バル
ジングさせた鋳片を、凝固完了点までに圧下ロール対に
よりバルジング相当量以下の厚みだけ圧下する従来の方
法には、圧下時期や圧下量が適切でない場合、鋳片の厚
み中心部に中心偏析や厚み中心部近傍に正偏析などの内
部欠陥が発生するという問題がある。 【００１０】本発明は、鋳片の厚み中心部に中心偏析、
厚み中心部近傍に正偏析などの内部欠陥の少ない健全な
鋳片を得ることができる連続鋳造方法の提供を目的とす
る。 【００１１】本発明の要旨は、鋳片の偏析の発生を抑制
する鋼の連続鋳造方法であって、バルジング開始時の鋳
片の厚みの３％以上２５％以下バルジングさせた後、中
心部固相率が０．２以上０．７以下の鋳片の位置を、バ
ルジング量の３０％以上７０％以下に相当する厚みだけ
圧下する鋼の連続鋳造方法にある。 【００１２】本発明者らは、前述の本発明の課題を、次
のようにして解決した。 （ａ）バルジングさせた鋳片を凝固完了点までに圧下す
るとき、圧下条件が適切でない場合には、２種類の偏析
が発生する場合のあることが分かった。鋳片の厚み中心
部に中心偏析が発生する場合および鋳片の厚み中心部近
傍に正偏析が発生する場合である。 【００１３】図２は、圧下後の鋳片の厚み中心部に中心
偏析、および中心部近傍に正偏析が発生する場合の偏析
成分の偏析度と鋳片の厚み方向の位置との関係を模式的
に示す図である。 【００１４】図２（Ａ）は、前述したように、また、従
来からよく知られているように、中心偏析が発生した場
合の偏析成分の偏析度と鋳片の厚み方向の位置との関係
を模式的に示す図である。たとえば、圧下時の中心部固
相率が小さく、圧下量が小さい場合には、圧下直後の圧
下位置での鋳片の未凝固部の厚みが厚くなる。このと
き、圧下後の鋳片の凝固の進行とともに、再び偏析成分
が鋳片の厚み中心部に濃化して、中心偏析が発生する。 【００１５】図２（Ｂ）は、圧下後の鋳片の厚み中心部
近傍に正偏析が発生する場合の偏析成分の偏析度と鋳片
の厚み方向の位置との関係を模式的に示す図である。た
とえば、圧下時の中心部固相率が大きく、圧下量が大き
い場合に、圧下直後の圧下位置での鋳片の未凝固部の厚
みはほとんどなくなり、鋳片の厚み方向の両側の凝固殻
の先端同士が接近する。凝固殻の先端同士が接近する程
度に鋳片を圧下する場合には、デンドライト樹間から排
出した偏析成分の濃化した溶鋼は、流動性が悪いため、
圧下位置より鋳造方向のやや上流側の鋳片の厚み方向の
両側の凝固殻に捕捉される。このとき、鋳片の厚み中心
部から少し離れた位置である鋳片の厚み中心部近傍に、
正偏析が形成される。厚み中心部近傍に正偏析が形成さ
れるとき、厚み中心部は負偏析となる。 【００１６】（ｂ）本発明の方法では、圧下を行う時期
の中心部固相率を０．２〜０．７とし、かつ、圧下量を
バルジング量の３０〜７０％に相当する鋳片の厚みとす
る。このような条件での圧下により、デンドライト樹間
に存在する偏析成分の濃化した溶鋼は、鋳造方向の上流
側に排出されるようになり、また、圧下直後の圧下位置
での鋳片の未凝固部の厚みが適度な厚みとなることによ
り、排出された偏析成分の濃化した溶鋼が、鋳片の厚み
方向の両側の凝固殻に捕捉されることなく、上流側に分
散することができる。したがって、厚み中心部に中心偏
析が発生しないし、厚み中心部から少し離れた位置であ
る厚み中心部近傍に、正偏析が発生することもない。 【００１７】 【発明の実施の形態】図１は、本発明の方法を実施する
のに用いる連続鋳造機の例を説明するための図である。
タンディッシュ（図示していない）に取り付けられた浸
漬ノズル７を経て鋳型１内に注入された溶鋼６は、鋳型
内壁両側で凝固して凝固殻２ａを形成する。凝固殻２ａ
は鋳型１から引き抜かれた後、二次冷却帯のノズル群
（図示していない）から噴射される冷却水により冷却さ
れて、その厚みが増していく。凝固殻の厚みが増してい
く鋳片２は、ガイドロール対３および圧下ロール対４を
経てピンチロール５により引き抜かれる。未凝固部２ｂ
を含む鋳片の位置のガイドロール対３の鋳片の厚み方向
の間隔を、鋳造方向８に向かって徐々に広げ、鋳片２を
バルジングさせる。その後、圧下ロール対４により、鋳
片２の未凝固部２ｂが内在する位置を圧下する。 【００１８】本発明の方法では、バルジング量は、バル
ジング開始時の鋳片の厚みの３〜２５％とする。 【００１９】バルジング開始時の鋳片の厚みとは、図１
に示すように、バルジングを開始するために鋳片厚み方
向のロール間隔を広げる最初のガイドロール対３の直前
のガイドロール対３のロール間隔に相当する鋳片の厚み
ｔ0 （ｍｍ）のことである。また、圧下ロール対４の直
前のガイドロール対３のロール間隔に相当する鋳片の厚
みをｔ1 （ｍｍ）とするとき、下記式で計算される数値
が、上述するバルジング開始時の鋳片の厚みの３〜２５
％に相当するバルジング量である。 【００２０】 バルジング量（％）＝１００×（ｔ1 −ｔ0 ）／ｔ0 スラブなどの鋳片の厚みは、２００〜３５０ｍｍ程度が
一般的である。したがって、バルジング量が２５％を超
えてバルジングさせた鋳片を圧下する場合は、過大な圧
下設備を必要とし、設備費が膨大となるので、上限は２
５％とする。また、３％未満では、圧下できる厚みが小
さく、圧下による偏析成分の濃化した溶鋼を鋳造方向の
上流側に排出する効果が少ない。したがって、バルジン
グ量はバルジング開始時の鋳片の厚みの３〜２５％とす
る。 【００２１】本発明の方法では、鋳片をバルジングさせ
た後、中心部固相率が０．２〜０．７である鋳片の位置
を圧下する。中心部固相率は、ミクロ偏析を考慮した固
相率と温度との関係を用いて、非定常伝熱凝固解析を行
うことによって求めることができる。 【００２２】中心部固相率が０．２未満の時期での圧下
では、圧下直後の圧下位置での鋳片の未凝固部の厚みが
厚いため、その後の凝固の進行とともに、再び中心偏析
が発生する。中心部固相率が０．７を超える時期に圧下
する場合には、偏析成分の濃化した溶鋼が排出されにく
く、中心偏析の改善効果が少なくなる。圧下時の鋳片の
凝固殻の厚みが厚く、圧下力が十分厚み中心部にまで達
しないためである。さらに、中心部固相率が０．７を超
え、圧下量が大きい場合には、前述するように、厚み中
心部近傍に正偏析が発生する。したがって、中心部固相
率が０．２〜０．７の鋳片の位置を圧下する。 【００２３】本発明の方法では、バルジング量の３０〜
７０％に相当する鋳片の厚みを圧下する。バルジング量
の３０％未満に相当する鋳片の厚みの圧下では、圧下後
の圧下位置での鋳片の未凝固部の厚みが厚く、また、偏
析成分の濃化した溶鋼がデンドライト樹間から十分排出
されないので、圧下後に再び中心偏析が発生する。 【００２４】７０％を超えて大きな圧下量を圧下する場
合には、デンドライト樹間に存在する偏析成分の濃化し
た溶鋼のほとんど全てが、絞り出されて鋳造方向の上流
側に排出されるが、未凝固部の厚みが薄いために、圧下
位置より鋳造方向のやや上流側の鋳片の厚み方向の両側
の凝固殻に捕捉される。したがって、鋳片の厚み中心部
近傍に正偏析が発生する。したがって、バルジング量の
３０〜７０％に相当する鋳片の厚みを圧下する。 【００２５】鋳片の厚み中心部の中心偏析および厚み中
心部近傍の正偏析の発生防止に対する圧下の効果には、
鋳片の凝固組織の影響もあり、未凝固部に接する部分の
凝固組織が柱状晶の場合には、圧下によるこれら偏析の
防止効果が少ない。柱状晶の場合には、偏析成分の濃化
した溶鋼の排出流路が狭いためである。したがって、凝
固組織を等軸晶組織とするのが望ましい。等軸晶組織と
するために、鋳片の二次冷却帯で、鋳片の未凝固部に電
磁力を作用させるのがよい。 【００２６】 【実施例】図１に示す装置構成のスラブ連続鋳造装置を
用いて、鋳片をバルジングさせた後に圧下する試験を実
施した。鋳片の幅は２３００ｍｍとし、厚みは、バルジ
ング開始時の厚みを２３５ｍｍとした。Ｃ含有率が０．
１５〜０．２０重量％の厚板用鋼を鋳造した。鋳造速度
は０．８５〜１．２ｍ／分、鋳片の二次冷却比水量は１
〜２リットル／ｋｇ−鋼とし、タンディッシュ内の溶鋼
過熱度は２０℃とした。バルジング量は２０ｍｍまたは
３０ｍｍとし、圧下量を種々変更して試験した。圧下は
１つの圧下ロール対で行った。圧下ロール対による圧下
の際の圧下位置での鋳片の中心部固相率は、鋳造速度を
変更することにより、０．５〜０．８の範囲で変化させ
て試験した。 【００２７】各試験において、定常の鋳造状態に相当す
る鋳片から、鋳造方向での長さ１ｍのサンプルを採取
し、このサンプルから、厚み１００ｍｍの横断面サンプ
ルを各１個切り出した。横断面サンプルの幅中央部で鋳
片の厚み方向に等間隔の３０カ所の位置から、直径３ｍ
ｍのドリル刃により切り削を採取して、Ｐを分析した。
図３は、切り削を採取した鋳片の位置を示す図である。
直径３ｍｍのドリル刃で、鋳片の厚み方向に切り削を採
取することにより、厚み中心部の中心偏析および厚み中
心部近傍の正偏析や負偏析の発生を検知することができ
る。 【００２８】得られた横断面サンプルの幅中央部の厚み
方向の各位置でのりん（Ｐ）の分析値Ｐを、レードルり
ん（Ｐ）分析値Ｐ0 で除した偏析度（Ｐ／Ｐ0 （−））
を求め、鋳片の厚み方向での偏析度の分布を調査した。
厚み中心部に中心偏析、または鋳片の厚み中心部近傍に
正偏析がある場合に、これら偏析度（Ｐ／Ｐ0 （−））
の値を表１に示した。また、表１に試験条件および試験
結果を示す。 【００２９】 【表１】 【００３０】本発明例の試験Ｎｏ．１およびＮｏ．２で
は、バルジング量を３０ｍｍとし、本発明の方法で規定
する条件の範囲内の中心部固相率０．５およびバルジン
グ量の３３〜６７％に相当する圧下量で圧下した。試験
Ｎｏ．１およびＮｏ．２では、いずれも厚み中心部の中
心偏析および厚み中心部近傍の正偏析は発生しなかっ
た。 【００３１】比較例の試験Ｎｏ．３およびＮｏ．４で
は、バルジング量を３０ｍｍとし、中心部固相率は０．
５で本発明の方法で規定する条件の範囲内としたが、圧
下量は、本発明の方法で規定する条件の範囲外のバルジ
ング量の１７％または１００％に相当する圧下量とし
た。圧下量をバルジング量の１７％相当とした試験Ｎ
ｏ．３では、偏析度（Ｐ／Ｐ0 （−））が１．３８であ
る顕著な中心偏析が発生した。圧下量が少ないため、圧
下直後の圧下位置での鋳片の未凝固部の厚みが大きく、
その後の凝固の進行とともに、中心偏析が発生した。ま
た、圧下量をバルジング量の１００％相当とした試験Ｎ
ｏ．４では、厚み中心部近傍に正偏析が発生した。正偏
析の偏析度（Ｐ／Ｐ0 （−））の値は１．２３であっ
た。圧下量が大きく、デンドライト樹間に存在する偏析
成分の濃化した溶鋼が十分絞り出されたが、未凝固部の
厚みが薄いために、十分遠くの上流側にまで分散できず
に、鋳片の厚み方向の両側の凝固殻に捕捉された。 【００３２】本発明例の試験Ｎｏ．５およびＮｏ．６で
は、バルジング量を２０ｍｍとし、本発明の方法で規定
する条件の範囲内の中心部固相率０．５または０．７、
およびバルジング量の５０％に相当する圧下量で圧下し
た。試験Ｎｏ．５およびＮｏ．６では、いずれも厚み中
心部の中心偏析および厚み中心部近傍の正偏析は発生し
なかった。 【００３３】比較例の試験Ｎｏ．７では、試験Ｎｏ．５
の試験条件のうち、中心部固相率の条件のみ、本発明の
方法で規定する条件の範囲外の０．１で試験した。偏析
度（Ｐ／Ｐ0 （−））が１．４５の顕著な中心偏析が発
生した。圧下時の中心部固相率が小さく、圧下後の未凝
固部の厚みが厚いため、その後の凝固進行とともに、中
心偏析が発生した。 【００３４】比較例の試験Ｎｏ．８では、バルジング量
を２０ｍｍとし、本発明の方法で規定する条件の範囲外
の中心部固相率０．８およびバルジング量の７５％に相
当する圧下量で圧下した。鋳片の厚み中心部近傍に正偏
析が発生した。正偏析の偏析度（Ｐ／Ｐ0 （−））の値
は１．２３で、また、負偏析の偏析度（Ｐ／Ｐ
0 （−））の値は０．８８であった。圧下時の中心部固
相率が大きく、また、圧下量が大きいために、厚み中心
部近傍に正偏析が発生した。 【００３５】 【発明の効果】本発明の連続鋳造方法の適用により、厚
み中心部に中心偏析、厚み中心部近傍に正偏析などの内
部欠陥の少ない健全な鋳片を得ることができる。また、
製品である厚板の靱性の低下や、厚板から曲げ加工後溶
接して製造される大径鋼管の水素誘起割れの発生などを
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する場合の連続鋳造機の例
を説明するための図である。 【図２】圧下後の鋳片の厚み中心部近傍に正偏析が発生
する場合の偏析成分の偏析度と鋳片の厚み方向の位置と
の関係を模式的に示す図である。 【図３】切り削を採取した鋳片の位置を示す図である。 【符号の説明】 １：鋳型 ２：鋳片 ２ａ：凝固殻 ２ｂ：未凝固部 ３：ガイドロール対 ４：圧下ロール対 ５：ピンチロール ６：溶鋼 ７：浸漬ノズル ８：鋳造方向 ｔ0 ：ガイドロール対のロール間隔に相当する鋳片の厚
み（バルジング前） ｔ1 ：ガイドロール対のロール間隔に相当する鋳片の厚
み（バルジング後）
を説明するための図である。 【図２】圧下後の鋳片の厚み中心部近傍に正偏析が発生
する場合の偏析成分の偏析度と鋳片の厚み方向の位置と
の関係を模式的に示す図である。 【図３】切り削を採取した鋳片の位置を示す図である。 【符号の説明】 １：鋳型 ２：鋳片 ２ａ：凝固殻 ２ｂ：未凝固部 ３：ガイドロール対 ４：圧下ロール対 ５：ピンチロール ６：溶鋼 ７：浸漬ノズル ８：鋳造方向 ｔ0 ：ガイドロール対のロール間隔に相当する鋳片の厚
み（バルジング前） ｔ1 ：ガイドロール対のロール間隔に相当する鋳片の厚
み（バルジング後）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−225752（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−314298（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−235558（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−6254（ＪＰ，Ａ)
特許3149834（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22D 11/128 350
B22D 11/16
B22D 11/20
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】鋳片の偏析の発生を抑制する鋼の連続鋳造
方法であって、バルジング開始時の鋳片の厚みの３％以
上２５％以下バルジングさせた後、中心部固相率が０．
２以上０．７以下の鋳片の位置を、バルジング量の３０
％以上７０％以下に相当する厚みだけ圧下することを特
徴とする鋼の連続鋳造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP09928599A JP3402251B2 (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 連続鋳造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09928599A JP3402251B2 (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 連続鋳造方法 |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2000288705A JP2000288705A (ja) | 2000-10-17 |
| JP3402251B2 true JP3402251B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=14243389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09928599A Expired - Fee Related JP3402251B2 (ja) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | 連続鋳造方法 |
Country Status (1)
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| IN2014DN10142A (ja) | 2012-07-31 | 2015-08-21 | Jfe Steel Corp | |
| WO2018055799A1 (ja) | 2016-09-21 | 2018-03-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼の連続鋳造方法 |
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-
1999
- 1999-04-06 JP JP09928599A patent/JP3402251B2/ja not_active Expired - Fee Related
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